Напівпровідниковий надвисокочастотний діод ганна з арсеніду галію

Напівпровідниковий надвисокочастотний діод Ганна з арсеніду галію, що містить металокерамічний корпус, елементи з'єднання, тепловідвід із золота та встановлену на ньому мезаструктуру, яка виконана у вигляді диска із арсеніду галію типу п-п+-п++, на якій зі сторони п + + сформовано анодний омічний контакт, а зі сторони п сформовано пошаровий катодний омічний контакт, який включає шар золото-германієвого сплаву, антидифузійний шар із дибориду титану або дибориду цирконію та шар золота, який відрізняється тим, що золото-германієвий сплав має таке співвідношення компонентів, мас. %: германій 5-6 золото 94-95. Корисна модель відноситься до напівпровідникової надвисокочастотної НВЧ електроніки, зокрема до виготовлення діодів Ганна і може ефективно застосовуватись при конструюванні діодів Ганна для НВЧ генераторів, а також і для створення НВЧ джерел в КВЧ терапії. Існує необхідність в діодах Ганна для виготовлення джерел НВЧ сигналів, що працюють на основній гармоніці на високих частотах з малою потужністю розсіювання [див Яцуненко А Г, Заболотный П.И. Современные тенденции в проектировании аппаратов для КВЧ-терапии. Материалы 12-й Международной крымской конференции", СВЧ - техника и телекоммуникационные технологии", 2002, с.77-79] Проте існують проблеми, що обмежують роботу таких діодів на частотах більше бОГГц. Обмеження зверху частоти генерації діодів Ганна на основній гармоніці з традиційними омічними контактами пов'язано з ефектом кінцевого часу розігрівання і міждолинних переходів електронів, що виявляються встановленням їх дрейфових характеристик, тобто електрон, що інжектується в активний шар, повинен пройти деяку відстань від катода, перш ніж він набере енергію, достатню для міждолинного переходу. Ця відстань називається "мертвою" зоною. На високих частотах ця зона стає співрозмірною з товщиною активного шару, що робить неможливою генерацію НВЧ коливань. рахунок зменшення довжини "мертвоГ зони. Так в деклараційному патенті України №32488 омічний катодний контакт виконано у формі кільця, розташованого на межах меза-структури навкруги області катодного контакту з теплопровідного матеріалу і має визначені зовнішній і внутрішній діаметри. Це дозволяє зменшити довжину "мертвої"1' зони за рахунок зниження температури в активній області, і як наслідок, зростання дрейфової швидкості електронів. Тому в прикатодній області зменшується довжина "мертвої" зони. Відомі шляхи підвищення частоти генерації діодів Ганна з меза-структурами типу n-n+-nn++ за Відоме технічне рішення, описане в патенті ЕПВ 0083531, МКИ H01L47/02, заявл. 23.12.82, опубл. 13.07 83г, і в якому введенням між сильно легованим контактним шаром і слабо легованою областю прольоту шару нелегованого матеріалу досягається обмеження інжекції електронів. За рахунок інжекції через тонкий нелегований шар електронів з більшою енергією зменшується довжина мертвої зони, що дозволяє працювати з більш короткими активними шарами, тобто з більшими пролітними частотами. Відома конструкція діодів Ганна з арсеніду галію найближча за технічною суттю до конструкції, що заявляється і яка описана в статті [див. В.Н. Иванов, В.М. Ковтонюк, Н.С. Раевская - Разработка конструкции и технологии изготовления диодов Ганна для КВЧ-терапии. Технология и конструирование в электронной аппаратуре том 3 2004г. с.5557] Основою вказаної конструкції є кристал з епітаксіальної структури арсеніду галію типу п-п*-п+*, СО 00 8493 на протилежних сторонах якого сформовано два омічні контакти з AuGe-ТіВг-Аи: катодний - зі сторони п шару, анодний - з сторони п + + шару. Кристал розміщується в метало рубіновому корпусі. Діод стабільно працює на основній гармоніці до бОГГц. На більш високих частотах спостерігається різке падіння потужності, що генерується Можливо це зв'язано з тим, що відношення опору контакту до опору активного шару досягає деякої критичної величини, при якій відсутній диференціальний негативний опір. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача удосконалення напівпровідникового діода Ганна з арсеніду галію шляхом оптимізації процентного вмісту компонентів катодного омічного контакту для збільшення частоти генерації діода на основній гармоніці Вказана задача вирішується за рахунок того, що в відомому напівпровідниковому надвисокочастотному діоді Ганна, що містить металокерамічний корпус, елементів з'єднання, тепловідвід із золота та встановлену на ньому мезаструктуру, що виконана у вигляді диска із арсеніду галію типу п-п+-п** і на якому зі сторони п + * сформовано анодний омічний контакт, а зі сторони п сформовано пошаровий катодний омічний контакт, який включає шар золото-германієвого сплаву, антидифузійний шар дібориду титану або дібориду цирконію та шар золота, відповідно до корисної моделі вказаний золото-германієвий сплав містить 5-6% германію та 95-94% золота. Новою ознакою, яка властива технічному рішенню, що заявляється, є виконання катодного контакту на основі сплаву золота з германієм, що містить 5-6 вагових відсотків германію та 95-94 вагових відсотків золота відповідно, що забезпечує відповідність корисної моделі, що заявляється критерію "новизна". Ці ознаки дозволяють досягти технічного результату, що заявляється - збільшення частоти генерації діода на основній гармоніці. Як було експериментально встановлено, при Комп'ютерна верстка Л.Литвиненко процентному складі компонентів золотогерманієвого сплаву що заявляється на межі метал-напівпровідник утворюється шар підвищеного опору певної товщини, на якому електрони набувають енергію, близьку до необхідної для міждолинного переходу. По цьому "мертва" зона значно зменшується, що дозволяє працювати з більш тонким активним шаром, тобто підвисити частоту генерації діоди Ганна, що заявляється. Для підтвердження можливості здійснення корисної моделі додається креслення, на якому зображений напівпровідниковий надвисокочастотний діод Ганна. Напівпровідниковий НВЧ діод Ганна містить кристал, виконаний з епітаксіальної структури 1 арсеніду галію типу п-п+-п++ у вигляді диска і на якій методом магнетронного розпорошення сформовано пошаровий катодний омічний контакт 2 зі сторони п шару. Омічний контакт 2 складається із шару золото-германієвого сплаву, який містить 5 вагових відсотків германію і 95 вагових відсотків золота, антидифузійний шар дібориду титану та шар золота. На катодному контакті вирощений тепловідвід 4 з золота. Зі сторони - п + + шару сформовано анодний омічний контакт 8. Діод Ганна містить також позолочену основу 3, рубінову втулку 5, елемент з'єднання 6 та кришку 7. Пропонований діод Ганна працює таким чином. На діод підводять напругу зміщення, поле на катодній неоднорідності перевищує поле в активному шарі. При досягненні порогового поля на катоді зароджується домен І виникає генерація. Частота генерації обернено пропорційна часу проходження домена по активному шару. Чим тонше шар, тим вище частота генерації. Таким чином, запропонована конструкція діода Ганна з арсеніду галію дозволяє за рахунок оптимізації вмісту компонентів катодного омічного контакту збільшити частоту до 80ГГц. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м Київ - 42, 01601